[發明專利]導航衛星時間系統及其自主恢復方法

在審

• 申請號: 201980020430.0
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN111971584A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 林寶軍;龔文斌;陸新穎;沈苑;陳婷婷;任前義;戴永珊;余志洋;李光;洪霞;田小莉
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: G01S19/25
• 分類號: G01S19/25
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張瑞瑩

1.一種導航衛星時間系統，其特征在于，所述導航衛星時間系統包括載荷時間系統，所述載荷時間系統用于產生和維持載荷時間，所述載荷時間系統包括星載原子鐘、時頻處理單元及多個載荷時間備份模塊，其中：

載荷時間的時間信息從地面站時間中獲取；

載荷時間的秒脈沖信號由所述星載原子鐘和所述時頻處理單元產生和維持；

所述載荷時間備份模塊的時間信息與所述時頻處理單元的時間信息同步；以及

當所述時頻處理單元發生故障時，觸發一級恢復狀態，其中所述一級恢復狀態包括：

由所述時頻處理單元比較多個所述載荷時間備份模塊反向輸出的時間信息和秒脈沖信號，并且當由所述多個載荷時間備份模塊中的兩個或兩個以上的載荷時間備份模塊反向輸出的時間信息和秒脈沖信號的相位一致時，則獲取該時間信息和秒脈沖相位，并執行載荷時間的恢復，其中所述恢復包括：

由所述時頻處理單元調整自身的秒脈沖信號的相位，重新設置自身的時間信息，并將所述時間信息分發給載荷單元。

2.如權利要求1所述的導航衛星時間系統，其特征在于，所述載荷時間系統還包括多個載荷單元，每個所述載荷時間備份模塊均位于所述載荷單元之一中；

所述載荷時間的秒脈沖信號由所述載荷單元進行備份，包括：

由所述時頻處理單元將所述載荷時間的秒脈沖信號及時間信息分發給所述載荷單元；以及

由所述載荷單元接收，并將所述載荷時間備份模塊的時間信息與所述時頻處理單元的時間信息同步，并將所述載荷時間備份模塊的時間信息和秒脈沖信號反向傳輸至所述時頻處理單元。

3.如權利要求2所述的導航衛星時間系統，其特征在于，所述載荷單元包括：

上行注入接收單元，其被配置為接收地面站時間的時間信息；

信號處理發播單元，其被配置為通過導航電文播發所述載荷時間的時間信息及鐘差信息；以及

完好性監測單元，其被配置為監測所述載荷時間的時間信息及秒脈沖信號是否完好與準確，其中當上行注入接收單元、信號處理發播單元及完好性監測單元中任意兩個單元反向輸出的時間信息和秒脈沖信號的相位一致時，則獲取該時間信息和秒脈沖信號以執行載荷時間的恢復。

4.如權利要求1所述的導航衛星時間系統，其特征在于，所述導航衛星時間系統所在的衛星位于一星座內，所述星座還包括其他衛星，其中在正常情況下，所述星座內的各個衛星的載荷時間一致，所述載荷時間均為星座時間，所述星座時間與所述地面站時間同步；

當所述時頻處理單元發生故障且無法進入一級恢復狀態時，觸發二級恢復狀態，所述二級恢復狀態包括：

由所述導航衛星時間系統獲取所述星座時間作為恢復后的載荷時間；以及

由所述導航衛星時間系統所在的衛星與其他衛星進行星間測距和數據交互，獲取測距信息，同時根據所述載荷時間恢復前后的所述測距信息進行鐘差擬合，推算所述載荷時間的偏差后，對恢復的所述載荷時間進行相位矯正。

5.如權利要求4所述的導航衛星時間系統，其特征在于，所述二級恢復狀態被觸發的條件為所述時頻處理單元和所述載荷時間備份模塊均不能產生、維持或備份正確的時間信息，且無法通過自備份的方式恢復所述載荷時間。

6.如權利要求4所述的導航衛星時間系統，其特征在于，所述導航衛星時間系統還包括平臺時間系統，所述平臺時間系統包括實時時鐘單元模塊，所述實時時鐘單元模塊用于產生和維持所述平臺時間；

所述平臺時間的時間信息從地面站時間中獲取；

所述實時時鐘單元模塊根據所述時頻處理單元的秒脈沖信號調整所述平臺時間的秒脈沖信號；

當所述時頻處理單元發生故障，且無法進入一級恢復狀態和二級恢復狀態時，觸發三級恢復狀態，所述三級恢復狀態包括：所述實時時鐘單元模塊觸發自主守時功能，其中利用平臺時間的秒脈沖信號進行自主守時；

所述時頻處理單元讀取所述平臺時間的秒脈沖相位和時間信息，使所述載荷時間與之初步同步，等待二級恢復狀態被觸發后，根據二級恢復狀態中的步驟完成載荷時間的秒脈沖信號的相位校正；

所述時頻處理單元向所述載荷單元發出校正指令，以校正所述載荷單元的秒脈沖信號和時間信息。